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1、1,叶轮机械原理,作业： 新书Page181 1、2、3、4 实验,2,叶轮机械原理,第六章 离心压气机,3,叶轮机械原理,6.1 离心压气机的工作过程及性能参数 6.2 离心压气机的叶轮理论 6.3 离心式叶轮机的固定元件 6.4 离心压气机的叶轮损失 6.5 离心压气机的性能曲线 6.5 相似理论的应用比转速 6.6 水泵的气蚀,4,离心压气机的工作过程,什么是离心压气机？,5,离心压气机的工作过程,叶轮机的分类 泵(Pump)、通风机(Ventilator )、鼓风机(Blower)、压缩机/压气机(Compressor),各类泵和风机的使用范围3,6,离心压气机的工作过程,离心式叶轮机
2、的应用离心式水泵,7,离心压气机的工作过程,离心式叶轮机的应用离心式风机,8,离心压气机的工作过程,离心式叶轮机的应用涡轮增压器,9,离心压气机的工作过程,涡轮增压器,B-17 发动机增压器结构图,车用废气涡轮增压器,10,离心压气机的工作过程,离心式叶轮机的应用航空发动机,11,离心压气机的工作过程,离心压气机的基本结构(民用),典型的单级离心压气机主要由进气道(Inlet)、叶轮(Impeller)、扩压器(Diffuser)、出气蜗壳(Volute)等组成,12,离心压气机的工作过程,离心压气机的基本结构(军用) 径向扩压器和轴向扩压器，无蜗壳,13,DA12061离心式压缩机纵剖面构造
3、图 吸气室； 2、叶轮； 3、扩压器； 4、弯道； 5、回流器； 6、蜗室； 7、8、轴端密封； 9、隔板密封； 10、轮盖密封； 11、平衡盘； 12、推力盘； 13、联轴器； 14、卡环； 15、主轴； 16、机壳； 17、支持轴承； 18、止推轴承； 19、隔板； 20、回流器导流叶片； 21、中间冷却吸气管； 22、出气管,14,离心压气机的工作过程,离心压气机级的工作过程,15,离心压气机的工作过程,离心压气机速度三角形,16,离心压气机的工作过程,离心压气机中的能量方程(相对坐标系) 离心压气机中的欧拉方程,17,离心压气机的性能参数,离心压气机的主要性能参数 压比： 效率：,18
4、,离心压气机的性能参数,扬程(泵)： 在水泵中的能头一般用扬程H来表示。所谓扬程，是每公斤液体通过泵后所获得的能量增加值。 风机的能头：,19,离心压气机的性能参数,流量： 质量流量 体积流量,20,离心压气机的性能参数,功率： （1）压气机 （2）水泵 （3）风机,21,离心式叶轮主要几何参数,离心叶轮主要几何参数,叶轮外径； 叶轮叶片进口直径； 叶轮进口直径； 叶轮进口轮壳直径； 叶轮叶片出口宽度； 叶片进口宽度，指叶片轮盖侧面边缘AB延长到C点(叶片进口中心点的直径 处)所量得的宽度； 叶片厚度； 叶片数； 叶片进口构造角； 叶片出口构造角； 叶轮的轮盖斜度； 叶片进口斜角，一般为40-
5、80；r轮盖进口固角半径。,叶轮理论,22,离心压气机的叶轮理论,叶轮流道中流体流动示意,轴向旋涡说明实验,无限叶轮流动理论与有限叶轮流动理论,23,离心压气机的叶轮理论,有限叶片叶轮出口速度三角形变化,无限叶片能头,有限叶片能头,滑移系数,有限叶片叶轮出口速度三角形的变化,24,离心压气机的叶轮理论,a、后弯叶片式叶轮 b、径向叶片式叶轮 c、前弯叶片式叶轮 叶轮叶片的三种形式及出口速度三角形,叶轮叶片的三种形式,25,离心压气机的叶轮理论,a、后弯叶片式 b、前弯叶片式 前、后弯叶片式叶轮的流道比较,26,离心压气机的叶轮理论,a、后弯叶片式 b、前弯叶片式 前、后弯叶片叶轮流道内部速度分
6、布比较,27,离心压气机的叶轮理论,径向直叶片式叶轮,目前在离心式鼓风机和压缩机中，得到广泛采用的是径向直叶片式叶轮以及后弯型叶轮。,28,离心压气机的叶轮理论,闭式、半开式叶轮，双面进气叶轮,29,离心压气机的叶轮理论,双面进气叶轮,30,离心压气机的叶轮理论,长短叶片结构,31,离心压气机的叶轮理论,1、带无叶扩压器的级 2、带叶片扩压器的级 叶片相对宽度对级效率的影响,叶轮几何对性能的影响 叶轮通道宽度的影响,32,离心压气机的叶轮理论,33,离心压气机的叶轮理论,不同进口直径的速度三角形变化,轮径比的影响,34,离心压气机的叶轮理论,叶片数的影响,叶片数与轮径比、安装角的关系,35,叶
7、轮机械原理,作业： 新书Page 181 9、10、11,36,离心式叶轮机的固定元件,各种型式的吸气室,吸气室,37,离心式叶轮机的固定元件,无叶扩压器,无叶扩压器,38,离心式叶轮机的固定元件,叶片扩压器,叶片扩压器,39,离心式叶轮机的固定元件,直壁形扩压器,直壁形扩压器,40,离心式叶轮机的固定元件,弯道与回流器,弯道和回流器,41,离心式叶轮机的固定元件,a、等截面排气管 b、蜗壳,排气管,42,离心式叶轮机的固定元件,a、蜗壳前为扩压器； b、蜗壳前为叶轮； c、不对称内蜗壳,蜗壳的结构形式,43,离心叶轮损失流动损失,摩擦损失 分离损失,非工作面(吸力面)的分离,叶轮子午面上的流
8、动,44,离心叶轮损失流动损失,二次流损失 尾迹损失 攻角损失,45,离心叶轮损失轮盘摩擦,轮阻损失（摩擦损失）,叶轮轮盘鼓风摩擦损失,46,离心叶轮损失轮盘摩擦,泄漏损失 回流损失,气体在密封中的流动,47,离心压气机的性能曲线,48,离心压气机的性能曲线,与轴流压气机的比较 稳定工作范围较宽，特性线相对较为平坦。 特性线失速点的突然压降相对缓和一些。,49,压气机的相似准则,几何相似 雷诺数相等(进入自模区可忽略) 马赫数相等 气体绝热指数k相等(化工工业) 贝克列准则相等(传热、忽略),50,压气机的相似参数,几何关系： 相似转速： 相似流量： 压比 效率： 压头系数：,51,相似理论的
9、应用比转速,为什么要引入比转速？ 为了将具有共同基本性能的压缩机归纳为单独的组，并且找出综合相似特征参数，可以定义比转速ns这个特征数。也称高速性系数。比转速在泵与风机、水轮机等压缩机的理论和设计中具有十分重要的意义。它决定了泵与风机的分类和形式，甚至可以利用它进行相似性设计。,52,相似理论的应用比转速,根据相似准则。当几何相似，则： 速度三角形相似，则流量之间的关系为： (1),53,相似理论的应用比转速,由压头系数的定义式和压头相似参数的关系，有 ： (2) 代入(1)式并消去 ，可得： (3),54,相似理论的应用比转速,当 和 时(3)式可简化为： (4),55,相似理论的应用比转速
10、,压缩机效率与比转速倒数的关系,56,相似理论的应用比转速,泵的比转速 用扬程代替(4)中的等熵功，并取 和 ，则得到泵的运动比转速： 如果取 和 进行类似的推 导，可以得到泵的动力比转速：,57,相似理论的应用比转速,水泵： 风机：,58,相似理论的应用比转速,比转速在泵与风机中的应用 用比转速进行泵与风机的分类 用比转速确定泵与风机的型式 用比转速进行泵与风机的相似性设计,59,相似理论的应用比转速,60,水泵的气蚀,水泵的气蚀现象及其对泵工作的影响,61,水泵的气蚀,气蚀现象的机理浅析,62,水泵的气蚀,如何避免或减小气蚀的影响 (1). 水泵的叶轮设计合理，尽可能提高表面质量； (2). 水泵的安装高度不能过大； (3). 水泵不能在超过额定转速和额定流量的情况下工作； (4). 所抽送水的温度不能过高； (5). 尽可能避免产生涡流。,
